高掺量再生沥青砖制备工艺与性能优化研究

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沥青路面的再生是指回收并重复利用旧路面的沥青材料(Reclaimed Asphalt Pavement,RAP),以达到节约矿产资源,保护自然环境以及减少工程造价的目的。目前,关于RAP的利用,一般认为是对已经停止使用或者需要重新修建的沥青路面进行翻挖、收集、预处理(破除和筛分)等操作,然后再与适量的新集料和适当的沥青重新混合,搅拌形成符合筑路要求的再生材料,将其继续利用到普通的道路工程领域。此类回收利用方法对RAP的用量有较大限制,当回收旧料的掺量较高时,再生沥青混合料的施工工艺及路用性能将受到很大影响。因此,为实现RAP的大规模回收利用,必须将其定义广义化,不仅实现路面的热再生,还可以将其加工成其他形式的商业产品,用以替代高耗能的建材。本文首先参考马歇尔设计方法,对采用全再生料的再生沥青混合料进行了配合比设计,在默认最佳油石比的条件下,以抗压强度及冻融水作用下的强度损失为指标,对设计温度进行探讨;以试件孔隙率(VV),毛体积相对密度,抗压强度,冻融强度比为参考指标,对沥青砖的最佳成型密度进行确定;以抗压强度比,冻融强度比为依据,对试件的成型方式进行遴选。本文通过分析得出以下结论:AC-13型混合料所制备的沥青砖均存在不同程度的表面集料脱落状况,集料的最大公称粒径应适当减小;合适的成型温度范围在145-155℃,并不是温度越高越好。而在成型方式方面,碾压成型对沥青砖的抗压强度和冻融强度比的提高效果最好,而静压方式效果最差。其次,根据实验结果,发现采用全再生料制备的沥青砖在使用性能上存在较多的问题,于是通过数理统计的方法对外掺料掺量进行筛分比选,提出了优化的外掺料掺量为:外掺沥青掺量0.5%。对混合材料沥青砖的配比进行优化,针对三种细级配和三种不同沥青掺量,对改进型沥青砖的性能做了影响分析,结果反映:在冻融强度比和棱角破损尺寸两个指标上,级配变化和新加入沥青用量的变化对此影响很小,最佳油石比应控制在5.8%~6.3%之间,在条件满足的情况下,在进行配合比设计时,应尽可能选取较细的级配。
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